[发明专利]测量转动副摩擦力矩的方法

说明书

本发明提出了一种测量转动副摩擦力矩的方法，包括：使转动副内圈固定、外圈能自由摆动，通过测量外圈摆动时的能量损失来计算出摩擦力矩；本发明的有益技术效果是：提出了一种测量转动副摩擦力矩的方法，该技术基于能量守恒原理，测量精度较高，误差较小，装置的结构简单，操作方便，特别适合现场检测。

技术领域

本发明涉及一种转动副摩擦力矩测量技术，尤其涉及一种测量转动副摩擦力矩的方法。

背景技术

机械转动中，摩擦力矩是影响零部件寿命及设备可靠性和精确性的重要因素，摩擦力矩会导致转动副磨损和温度上升，降低寿命和工作质量，情况严重时还会导致转动零件表面烧伤，使零件损坏，并影响安全，另外，对于精密仪器而言，摩擦力矩会对装置的精确性造成影响，如航空陀螺仪中的滚动轴承，摩擦力矩会对航向指示的准确度造成影响。

现有技术中，用于检测转动副摩擦力矩的手段绝大部分都是基于“平衡法”，其基本原理是，在从动件上沿转动切线方向安装测力传感器，测力传感器能阻止从动件转动，然后驱动主动件转动，由从动件和主动件间的摩擦力矩所产生的应力就会作用在从动件上，从动件由于受到测力传感器的阻挡，从动件会保持静止，测力传感器就能测量出从动件上的切向应力P，最后通过计算得到摩擦力矩；现有的基于平衡法的摩擦力矩测量仪器，精度都不是很高，尤其对于较小的摩檫力矩，测量的准确性和稳定性十分低。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种测量转动副摩擦力矩的方法，所述转动副包括外圈和内圈，所述内圈套接在外圈中，外圈和内圈能相对转动；所采用的测量装置包括支架、支撑套、内挡板、外挡板、卡盘、摆杆、摆锤、挡板螺钉、多个抵紧螺钉和角度传感器；所述支架位置固定，支架的侧面形成安装面，所述安装面上设置有一支撑柱，支撑柱的轴向与水平方向平行；所述支撑套套接在支撑柱上，支撑套的外径与所述内圈的内径匹配，支撑套的外端面上设置有螺纹孔；所述内挡板为环形结构体，内挡板的内径与支撑套的外径匹配，内挡板的外径小于内圈的外径，内挡板套接在支撑套上，内挡板的内端面与安装面接触；所述转动副通过内圈套接在支撑柱上，内圈的内端面与内挡板的外端面接触，内圈的外端面位于支撑柱外端面的外侧；所述外挡板的直径大于内圈的内径、小于内圈的外径，外挡板中部设置有连接孔，挡板螺钉穿过连接孔后与所述螺纹孔螺纹连接，外挡板的内端面与内圈的外端面接触，挡板螺钉将外挡板抵紧在内圈的外端面上；所述卡盘为环形结构体，卡盘内径大于外圈外径，卡盘上设置有多个径向螺纹孔，多个抵紧螺钉一一对应地设置在多个径向螺纹孔中，卡盘设置在转动副的外围，抵紧螺钉的内端与外圈的外周面接触，多个抵紧螺钉将外圈抵紧；所述摆杆的上端与卡盘连接，摆杆的下端与摆锤连接；所述角度传感器固定在卡盘上；

其创新在于：所述方法包括：

1)转动副安装好后，将摆锤举升至初始位置，然后让摆锤自然下落，摆锤自然下落后，再一次到达的上行最高点记为监测位置；前述过程中，通过角度传感器对外圈的转动角度进行监测，得到θ₁和θ₂；θ₁为初始位置处，摆长方向与竖直方向的夹角；θ₂为监测位置处，摆长方向与竖直方向的夹角；所述初始位置低于内圈的轴心高度；

2)根据下式子计算出转动副的摩擦力矩M：

其中，m为摆动部件的质量；g为重力加速度；L为摆长。

前述的测量装置中，支架、支撑套、内挡板、外挡板和挡板螺钉用于固定内圈，使内圈不会随外圈摆动；卡盘和抵紧螺钉用于将外圈、摆杆和摆锤固定在一起，使外圈、摆杆和摆锤能同步摆动；角度传感器用于检测摆长的摆动角度；